Общая характеристика
Леса – это экосистемы с господством древесной жизненной формы. Во внетропическую группу попадают леса умеренного пояса. Экологически они неравноценны. Выделяются хвойные (таежные) леса, растущие при холодно-умеренном климате - это бореальные леса, а также летнезеленые леса, растущие в условиях типично умеренного климата с коротким морозным периодом – это широколиственные леса. Обе экологические группы лесов относятся к разным зонобиомам. Между хвойными и широколиственными лесами располагается зоноэкотон смешанных лесов, где содоминируют как хвойные, так и широколиственные породы.
Бореальные леса земного шара в отечественной литературе называют таежными. Они занимают обширные пространства С. Америки и Евразии с холодно-умеренным климатом, подзолистыми почвами и абсолютным господством хвойных древесных пород.
Гипотезы происхождения (генезис)
1. Происхождение биоты бореальных лесов связано с неогеновыми поясными (кайнозойская эра) темнохвойными лесами гор Азии и Сибири. В позднем плиоцене при похолодании эти поясные леса спустились на равнины и быстро заняли обширные пространства Сибири и части Русской равнины, где из-за большей континентальности климата сократилась роль широколиственных пород.
2. В Западной Европе немалую роль сыграли также хвойные доледниковые леса, распространившиеся в плейстоцене (межледниковье) на востоке вместе с широколиственными породами.
Следует также отметить, что в голоцене (четвертичный период) происходила миграция северной границы тайги: она сдвигалась к северу или к югу иногда на 300 км, а в горах – вверх и вниз на 150-200 м. Относительная молодость умеренно-лесной зоны сказалась на его флоре. Она относительно бедна. Так в СНГ, занимая до 51% территории, она включает 14,5% видов от общей численности флоры.
Климат. Хорошо выражен морозный период, иногда с очень низкими температурами, разной степенью континентальности климата и широким диапазоном сумм годовых осадков (400-900 мм\год), особенность климата – прохладное лето. Термические условия в пределах зонобиома меняются с юга на север: становится холоднее, снижается испаряемость. В том же направлении меняется и соотношение темнохвойных (ель, кедр, пихта) и светлохвойных (сосна, лиственница) пород: роль светлохвойных к югу нарастает. Отсюда принятое в отечественной геоботанике деление хвойных лесов на северную, среднюю и южную тайгу.
Почвы. Доминируют подзолы, что связано с промывным режимом. Однако огромная часть зоны при вечной мерзлоте лишена такого режима и там образуются мерзлотно-таежные почвы, а при достаточно высоком увлажнении дерново-подзолистые почвы, господствующие на территории Белоруссии и Западной Сибири. При грунтовом увлажнении происходит заболачивание и формируются торфяно-болотные почвы. Кроме того, в неплакорных условиях образуются пойменно-луговые гидроморфные почвы.
Структура биома. В бореальных лесах господствуют деревья, кустарники, многолетние травы, папоротники, мхи, лишайники. На деревья приходится около 20%, на кустарники 37% видов. Господство древесной жизненной формы меняет как облик, так и экологию зонобиома
Фауна
В пределах биома бореальных лесов мало членистоногих в почвенном ярусе, но много насекомых в коре мертвых деревьев. Плотность позвоночных невелика. Встречается благородный олень, лось, лиса, соболь, белка и др. В Сибирской тайге олень-марал, бурундук, даурский еж. Богат состав пресноводных рыб: омуль, бычки, кета, горбуша, семга и др. В лесах Канады встречается американский лось, олень-карибу, лесной бизон. В бореальных лесах С. Америки много зайцев, дикие кролики, северный и белохвостый олени, медведь гризли, рысь, пума, енот, канадский бобр, ондатра.
21. Понятие биогеохимического цикла.
Биогеохимические циклы – циркуляция в биосфере химических элементов и неорганических соединений по характерным путям из внешней среды в организмы, и из организмов во внешнюю среду. Такое перемещение элементов и неорганических соединений, необходимых для жизни, можно назвать круговоротом элементов питания.
При изучении круговорота удобно выделять две части, или два фактора:
· резервный фонд – большая масса медленно движущихся веществ, в основном небиологический компонент;
· подвижный, или обменный, фонд, для которого характерен быстрый обмен между органической и неорганической средой.
Для биосферы в целом можно выделить два основных типа биогеохимических циклов:
· круговорот газообразных веществ, с резервным фондом в атмосфере или гидросфере;
· осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.
Круговорот азота. Это пример сложного и хорошо забуференного круговорота газообразных веществ. На рисунке 2.4 представлены два способа изображения сложного круговорота азота, каждый из которых иллюстрирует какую-то общую особенность или движущую силу. В круговороте азота ключевую роль играют микроорганизмы. Именно они осуществляют основные типы обмена между организмами и средой.
Фиксировать азот могут следующие роды организмов:
свободно живущие бактерии – Azotobakter и Clostridium (анаэроб);
сибиотические клубеньковые бактерии бобовых растений – Rhizobium;
цианобактерии – Anabaena, Nostoc и др.
Из всего азота, который ежегодно усваивается глобальным биотическим сообществом, около 80 % возвращается в круговорот суши и воды и только 20 % поступает из атмосферы с дождем и в результате фиксации.
Круговорот фосфора. В отличие от азота резервным фондом этого элемента служат горные породы и другие отложения, образовавиеся в прошлые геологические эпохи. По структуре круговорот фосфора проще, чем круговорот азота. Он циркулирует, постепенно переходя из органических соединений в фосфаты, которые снова могут использоваться растениями. Горные породы подвергаются воздействию выветривания, в результате чего фосфор высвобождается и становится доступным для растений. Под действием эрозионных процессов он попадает в море и на значительный промежуток времени высвобождается из круговорота. По всей вероятности, механизмы возврата фосфора в круговорот недостаточно эффективны и не возмещают его потерь. Перенос фосфора с морской воды на сушу не компенсирует его поток в море.
Круговорот серы. Круговорот серы имеет ряд характерных особенностей:
обширный резервный фонд в почвах и меньший – в атмосфере;
ключевая роль в быстро обменивающемся фонде микроорганизмов, выполняющих определенную работу в окислении или восстановлении;
микробная регенерация из глубоководных отложений, в результате которой вверх движется газовая фаза (H2S);
взаимодействие геохимических и метеорологических процессов с биологическими процессами;
взаимодействие воздуха, воды и почвы в регуляции круговорота в глобальном масштабе.
Основная доступная форма серы – SO42– – восстанавливается автотрофами и включается в белки. Для растений серы требуется меньше, чем азота и фосфора, поэтому лимитирующим фактором она бывает реже. Тем не менее круговорот серы – ключевой в общем процессе продуцирования и разложения биомассы.
Круговороты различных элементов могут оказывать взаимное влияние друг на друга. Например, при образовании в осадках сульфидов железа фосфоров из нерастворимых соединений переходит в растворимые.
